흑연 국산화 전환점…폐자원 활용 고순도 음극재 개발 작성일 09-11 65 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">한국에너지기술연구원</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BHwxDwZwMl"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="63ffb998d5708bf71e9dcb25e7285a7c5e759e5413782c7117321cbe664966e2" dmcf-pid="bXrMwr5rih" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국에너지기술연구원이 개발한 기술로 정제된 흑연. 한국에너지기술연구원 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202509/11/dongascience/20250911105552215pquc.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="qPfZVfNfiS" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202509/11/dongascience/20250911105552215pquc.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국에너지기술연구원이 개발한 기술로 정제된 흑연. 한국에너지기술연구원 제공. </figcaption> </figure> <p contents-hash="8e9a66e0169bc39112f0b5fadd861a1fb1db4a919a7edbd063c6593628b9f4fc" dmcf-pid="KWlLhlUlMC" dmcf-ptype="general">국내 연구팀이 버려지는 흑연 부산물을 이차전지용 고순도 음극재로 재활용하는 기술을 개발했다. 국가 전략 광물인 흑연의 수급 안정성을 강화하고 이차전지 산업의 자립 기반을 마련하는 중요한 전환점이 될 것으로 기대된다. </p> <p contents-hash="37c22fea8a52c3b7b2b7f1896eef1324217593cd0ac00cbcc88d6709a1b28126" dmcf-pid="9YSolSuSRI" dmcf-ptype="general">한국에너지기술연구원(KIER)은 한유진 울산차세대전지연구개발센터 선임연구원 연구팀이 산업 공정에서 발생하는 흑연 부산물을 정제해 이차전지용 고순도 흑연 음극재로 활용하는 원천 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 성과는 국제학술지 '환경 화학 공학 저널(Chemical Engineering Journal)'에 게재됐다. </p> <p contents-hash="bf9a881afe7c5ba9c2cb410e3999334c2f894a4fd36b37e197bb2723c288e1f3" dmcf-pid="2GvgSv7vnO" dmcf-ptype="general">흑연은 전기차용 리튬이온배터리 음극재의 핵심 원료로 배터리 제조 원가의 10%를 차지한다. 한국은 음극재용 흑연의 90% 이상을 중국 수입에 의존하고 있다. 최근 미국이 중국산 흑연에 고율 관세를 부과하는 등 국제 정세가 불안정해지면서 흑연 수급 문제가 심각해지고 있다.</p> <p contents-hash="a9c4a5f396d82d2f5e21edb2971f56b4db1c7e86eb46dc8d61f9ba64608b8299" dmcf-pid="VHTavTzTLs" dmcf-ptype="general">연구팀은 국내 산업 부산물을 고부가가치 음극재로 전환하는 기술을 개발했다. 흑연 부산물의 금속 불순물을 처리하는 새로운 공정을 도입해 현재 시장에서 사용 중인 흑연 음극재와 경제성이 동등한 고순도 음극재를 제작하는 데 성공했다. </p> <p contents-hash="5c15d1e1f2acddd3c809165548f79853b9c42b0fcf468049b00c121911bc2f6a" dmcf-pid="fXyNTyqydm" dmcf-ptype="general">기존 흑연 재활용 기술은 부산물에 남아있는 불순물을 제거하기 위해 2000도 이상의 초고온 열처리와 강산(强酸) 화학처리가 필요했다. 이로 인해 환경오염 문제가 발생하고 생산 단가가 높아져 상용화가 어렵다. 또 내부 불순물을 충분히 제거하지 못해 재생 흑연은 현재 시장에서 활용되는 음극재 수준의 성능과 안정성을 확보하기 어렵다.</p> <p contents-hash="25557d175608c288f395f379f210c909f48a8b01bbd1034b8c238f569283e56a" dmcf-pid="4ZWjyWBWdr" dmcf-ptype="general">연구팀은 흑연 부산물 속 불순물을 제거하기 위해 세 단계 공정을 마련했다. 먼저 초음파 장치를 활용해 가벼운 불순물은 위로 뜨게 하고 무거운 흑연은 아래로 가라앉게 해 표면을 정제했다. 이어 흑연 시료에 열을 가하면 내부 금속 불순물이 표면으로 이동하면서 산화물로 변해 제거가 쉬워진다. </p> <p contents-hash="f9ced0d420f19cbc5de1fe2f98d6f7d4840da2d809e81a5e8851ac6b45eb4293" dmcf-pid="85YAWYbYew" dmcf-ptype="general">마지막으로 흑연 표면에 탄소 코팅을 입혀 구조적 안정성과 전기화학적 성능을 높였다. 이 과정을 통해 기존보다 낮은 온도에서도 불순물을 제거할 수 있어 경제성과 친환경성을 동시에 확보했다.</p> <p contents-hash="b434cef1ab1cf4e8c412ec1eb90495f518eb3493a989ed6baa7c47e9257e302d" dmcf-pid="61GcYGKGMD" dmcf-ptype="general">새로운 공정으로 제조된 흑연 음극재는 현재 사용되는 상용 흑연 음극재와 동등한 수준의 성능을 보였다. 최초 충·방전 효율은 92%으며, 1그램(g)당 362밀리암페어시(mAh)의 전하를 저장했다. 200회 충·방전 후에도 초기 용량의 98%를 유지했다. </p> <p contents-hash="d2c2dc274c8374584b99bde537dd79543268a70b10331bc404856eecbe6398ac" dmcf-pid="PtHkGH9HiE" dmcf-ptype="general">기존 상용 흑연 생산 대비 약 60%의 비용 절감 효과를 보이는 등 경제성도 높았다. 연구팀은 앞으로 열처리와 산처리가 필요 없는 공정까지 개발해 경제성과 친환경성을 더욱 강화할 계획이다.</p> <p contents-hash="ab43122fb588d3b736b7783ad07e3ff72ceed3573f30c19f91e7156d8ed345f2" dmcf-pid="QFXEHX2XMk" dmcf-ptype="general">한 선임연구원은 "흑연은 그간 국산화 논의에서 소외돼 있던 소재지만 국가 전략 광물로서의 중요성이 갈수록 부각되고 있다”며 “이번 기술은 흑연 수급 안정성을 강화하고 자립 기반을 마련하는 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="94eeccb753f56d19f0edfb65337ad9d8572446e0f0870d4c55421d15322f2373" dmcf-pid="x3ZDXZVZic" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1016/j.cej.2025.163926</p> <p contents-hash="dfc7bbffe170763d21aa11b8e8160a7553277fa4e90e18207644ff019a74821f" dmcf-pid="yaiqJiIidA" dmcf-ptype="general">[정지영 기자 jjy2011@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 카카오 "카카오톡 채널 이용하는 파트너 친구 20억명 달해" 09-11 다음 코리아오픈 13일 개막…시비옹테크 등 메이저우승자 4명 출전 09-11 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
